Gravitative Massenbewegung

Computersimulation: Hangrutsch im San Mateo County bei San Francisco, 1997

Eine Massenbewegung ist ein geomorphologischer Prozess bei dem Böden, Regolith und Felsen unter Einfluss der Gravitation kontinuierlich nach unten gezogen werden. Massenbewegungen können in Form von Kriechen, Gleiten, Fließen, Kippen oder Fallen auftreten – jeweils mit ihren eigenen charakteristischen Eigenschaften und können in ihrem Ablauf zwischen Sekunden und Jahren dauern. Massenbewegungen finden sowohl an der Landoberfläche als auch in submarinem Terrain statt und wurden neben der Erde auch am Mars und der Venus beobachtet.

Überblick

Erdrutsch in El Salvador

Wenn die Gravitationskraft auf einen Hang einwirkt und die Reibungskraft überschreitet, kommt es zur Massenbewegung. Die Festigkeit und Kohäsion des Hangmaterials und die Höhe der internen Reibung hilft die Hangstabilität aufrecht zu erhalten. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von der Scherkraft. Der steilste Winkel den ein kohäsionsloser Hang aufweisen kann ohne seine Stabilität zu verlieren, wird als Reibungswinkel bezeichnet. Besitzt ein Hang diesen Winkel, hält die Scherkraft die einwirkende Gravitation genau im Gleichgewicht. Massenbewegungen können sehr langsam ablaufen, insbesondere in Gebieten die sehr trocken sind oder in denen ausreichend Niederschlag gefallen ist, sodass sich eine stabilisierende Vegetationsdecke bilden konnte. Sie können aber auch mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ablaufen, in Form von Felsstürzen oder Erdrutschen etwa, die verheerende Konsequenzen haben können, welche entweder sofort oder verzögert auftreten (etwa in Form eines Abdämmungssees).

Faktoren die das Potential von Massenbewegungen verändern können sind: Änderung der Hangneigung, Schwächung des Materials durch Verwitterung, Erhöhung des Wasseranteils, Veränderung der Vegetationsbedeckung.

Prozesse und Formen von Massenbewegungen

Massenbewegung gehört zu den Prozessen der flächenhaften Erosion (Denudation). Hinsichtlich ihrer Dynamik können verschiedene Typen von Massenbewegung unterschieden werden:

• Sturzdenudation und Rutschungen haben eine hohe Geschwindigkeit. Die Massenbewegungen finden entweder durch Stürzen, Gleiten, Fließen oder Kriechen statt. Dementsprechend werden verschiedene schnelle Massenbewegungen unterschieden:
  • Stürzen
    • Steinschlag, Blocksturz
    • Felssturz
    • Bergsturz
  • Gleiten
    • Slump (Rotations-Block-Rutschung)
    • Erdrutsch, Bergrutsch
  • Fließen
    • Murgang, Mure, Rüfe
    • Lahar, Schlammstrom in vulkanischen Ablagerungen
    • Solifluktion
  • Kriechen
    • Bodenkriechen, unter anderem mit der Bildung von Plaiken
    • Talzuschub
    • Bewegung von Schutt- und Blockhalden
    • Kriechdenudation ist eine sehr langsame Hangabwärtsbewegung von Lockermaterial. Kriechvorgänge können als kontinuierliche Bewegung, durch das fortlaufende Versetzen des Materials aufgrund von Expansions- und Kontraktionsvorgängen von Ton und Wasser oder durch Regen induziertes Splash-Kriechen ausgelöst werden.

Die Bedeutung von Wasser für Massenbewegungen

Bergrutsch nach einem Hochwasser

Wasser kann die Stabilität eines Hanges vergrößern oder verringern, abhängig von der vorhandenen Wassermenge. Geringe Mengen von Wasser können aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers Böden stärken, da dem Boden so eine erhöhte Kohäsion zukommt. Dies erlaubt dem Boden erosionsresistenter zu sein als wenn er trocken wäre. Ist jedoch zuviel Wasser vorhanden, fungiert es als eine Art Gleitmittel und beschleunigt somit Erosionsprozesse die in verschiedenen Arten von Massenbewegungen resultieren (z.B. Muren, Erdrutsche,…). Gut vorstellen kann man sich dies, wenn man an eine Sandburg denkt. Der Sand muss mit Wasser vermischt werden, um seine Form zu halten. Fügt man dem Sand zuviel Wasser hinzu, rinnt der Sand davon; verwendet man zu wenig Wasser, Fällt der Sandhaufen zusammen da er nicht in Form gehalten werden kann.

Auslöser für Massenbewegungen

Böden und Regolith verweilen auf einem Hang, solange die Gravitationskraft nicht die Reibungskraft übersteigt, die das Material an Ort und Stelle hält. Faktoren die diesen Reibungswiderstand verringern, können sein:

• seismische Aktivität
• Überlastung durch Bebauung
• erhöhter Anteil an Bodenfeuchte
• Verringerung der Wurzeldichte, welche die Erde im Untergrund festhält
• Verwitterung durch Frosthebung
• Bioturbation

Quellen

• Monroe, Wicander: The Changing Earth: Exploring Geology and Evolution. Thomson Brooks/Cole 2005, ISBN 0-495-01020-0
• Selby, M.J.: Hillslope Materials and Processes, 2e. Oxford University Press 1993, ISBN 0-19-874183-9
• A. H. Strahler und A. N. Strahler: Physische Geographie, 3. Auflage. UTB, Stuttgart, 2005, ISBN 3-8252-8159-0